KR101221804B1 - 발광성 보조 리간드를 갖는 이리듐 착체 및 이를 이용한유기전기인광소자 - Google Patents

발광성 보조 리간드를 갖는 이리듐 착체 및 이를 이용한유기전기인광소자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 새로운 포토피지컬 프로세스 시스템을 규명하고 이를 적용한 하기 화학식 1로 표현되는 이리듐 착체에 발광성 보조 리간드를 도입함으로써 발광 전영역에 걸친 색조정이 가능한 새로운 유기전기인광소자를 제공한다. 또한 상기 포토피지컬 프로세스 시스템을 통해 전 가시광선 영역 및 백색을 구현할 수 있는 유기전기인광소자를 제작할 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112005075885260-pat00001
이리듐 착체, 유기전기인광소자, 보조 리간드, 발광층

Description

발광성 보조 리간드를 갖는 이리듐 착체 및 이를 이용한 유기전기인광소자{Iridium Complex having Luminescence Property of Ancillary Ligand and Organic Electrophosphorescent Substance Using the Same}
제1도는 "인터 리간드 에너지 전이(Inter-Ligand Energy Transfer)" 포토피지컬 프로세스(photophysical process) 시스템에 대한 도면이다.
제2도는 본 발명의 유기전기인광소자의 구조를 나타내는 도면이다.
제3도는 최종 물질의 합성 경로를 나타낸 도면이다.
제4도는 화학식 30의 구조를 가지는 화합물의 1.0 ×10-5M 디클로로메탄 용액 및 상기 화합물이 PMMA에 5% 도핑된 필름의 흡수와 PL 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
제5도는 화학식 31의 구조를 가지는 화합물의 1.0 ×10-5M 디클로로메탄 용액 및 상기 화합물이 PMMA에 5% 도핑된 필름의 흡수와 PL 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
제6도는 화학식 13의 구조를 가지는 화합물의 1.0 ×10-5M 디클로로메탄 용액 및 상기 화합물이 PMMA에 5% 도핑된 필름의 흡수와 PL 스펙트럼을 나타내는 도 면이다.
제7도는 화학식 32의 구조를 가지는 화합물의 1.0 ×10-5M 디클로로메탄 용액 및 상기 화합물이 PMMA에 5% 도핑된 필름의 흡수와 PL 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
제8도는 화학식 33의 구조를 가지는 화합물의 1.0 ×10-5M 디클로로메탄 용액 및 상기 화합물이 PMMA에 5% 도핑된 필름의 흡수와 PL 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
제9도는 화학식 14의 구조를 가지는 화합물의 1.0 ×10-5M 디클로로메탄 용액 및 상기 화합물이 PMMA에 5% 도핑된 필름의 흡수와 PL 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
제10도는 화학식 34의 구조를 가지는 화합물의 1.0 ×10-5M 디클로로메탄 용액 및 상기 화합물이 PMMA에 5% 도핑된 필름의 흡수와 PL 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
제11도는 실시예 8부터 실시예 13의 색좌표를 나타내는 도면이다.
제12도는 실시예 8부터 실시예 13의 발광사진을 나타내는 도면이다.
제13도는 비교실시예 1의 흡수와 PL 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
제14도는 기존 기술로서 다층구조의 백색 전기발광소자를 나타내는 도면이다.
발명의 분야
본 발명은 이리듐 착체 화합물 및 이를 포함하는 유기전기인광소자에 관한 것으로, 보다 구체적으로 본 발명은 적색, 녹색, 청색 및 백색 전기 인광 소자를 제공할 수 있는 포토피지컬 프로세스를 적용한 이리듐 착체인 삼중항 발광체(triplet emitter) 및 이를 포함하는 유기전기인광소자에 관한 것이다.
발명의 배경
전형적인 유기발광소자의 원리는 다음과 같다. 양극에서 정공주입층(Hole injection layer)의 가전대(Valence band 또는 HOMO)로 주입된 정공은 정공수송층(Hole transporting layer)를 통하여 발광층(Emitting layer)으로 진행하고, 동시에 음극에서 전자주입층(Electron injection layer)으로 주입된 전자는 전자수송층(Electron transporting layer)을 통해 발광층으로 이동하여 상기 정공과 결합하여 엑시톤(Exciton)을 형성한다. 이 엑시톤이 바닥상태로 떨어지게 되면서 빛을 방출하게 된다. 이러한 유기 EL 소자의 원리를 이용하여 1987년 이스트만 코닥(Eastmann Kodak)사에서는 정공수송층으로 TPD, 발광층으로 Alq3을 사용하여 유기발 광소자를 개발하였다(Appl. Phys. Lett. 51, 913, 1987).
발광물질이란 전자기 방사의 형태로 에너지를 흡수하고, 흡수된 에너지를 방출하는 물질을 말한다. 상온에서의 인광계 발광물질은 상당한 시간동안 흡수된 에너지를 저장하고, 그 에너지의 대부분을 자발적으로 방출한다. 이에 반해 형광계 발광물질의 경우, 여기(exciting) 발광 에너지에 노출시 자발적으로 흡수된 에너지를 매우 짧은 시간 내에 발광 에너지로 방출한다. 발광물질에 관한 기술분야에서 오랫동안 추구된 목표는 여러 파장에서 보다 효율적으로 발광하는 물질을 개발하는 것이다. 인광계 발광물질과 관련하여서는 주어진 발광물질의 양에 의해 흡수되고 방출되는 에너지의 양을 증가시키기 위한 연구와 색조정을 위한 연구가 계속적으로 진행되고 있다.
유기발광소자에서는 다양한 파장에서 효율적으로 빛을 내기 위해 형광계(C. H. Chen et. al., MacromolecularSymposia, 125, pp. 1-48, 1997) 및 인광계 발광물질(S. Hoshino et. al., Appl. Phys. Lett. 69, p. 224, 1996; M. A.Baldo et. al., Appl. Phys. Lett., 75, pp. 4-6, 1999; T. Tsutsui et. al., Jpn, J. Appl. Phys. 38, L1502-L1504, 1999;C. Adachi et. al., Appl. Phys. Lett., 77, pp. 904-906, 2000)을 함께 사용한다.
형광계 및 인광계 발광물질에서 여기된(excited) 상태의 분자인 엑시톤(exciton)은 각각의 경우에 서로 상이하다. 형광계 발광물질에서 빛을 방출하는 역할을 하는 엑시톤은 바닥상태(ground state)에서 대칭(symmetry)으로 배열하며, 스핀다중도(spin multiplicity)가 바닥상태와 같은 1의 값을 가진다. 반면, 인광계 발광물질에서 빛을 방출하는 엑시톤은 바닥상태에서 반대칭(anti-symmetry)으로 배열하며, 스핀 다중도가 3의 값을 가진다. 여기서, 엑시톤은 형광계 및 인광계 물질에 대해 단일항(singlet) 및 삼중항(triplet)이라는 용어를 사용한다. OLED가 동작하는 동안, 전기적 여기과정(excitation)에서는 25 %의 단일항 엑시톤과 75 %의 삼중항 엑시톤을 생성한다. 따라서, 형광계 발광물질로 이루어진 OLED의 경우 많은 수의 삼중항 엑시톤을 이용하지 못하게 되고 열로 소비하게 된다.
그러나, OLED에서 인광물질을 발광체로 사용할 경우, 단일항 및 삼중항 엑시톤 모두가 포스터(Forster) 및 덱스터(Dexter) 에너지 전달에 의해 발광에 사용될 수 있다. 이를 위하여 발광층으로 적절한 호스트에 도핑 되는 발광물질로 인광유기분자를 사용한다(Baldo, M. A. et al., Nature 1998, 395, 151-154.).
높은 발광효율을 보이는 인광체에 대한 색조정(color tuning) 연구가 계속 진행되어오고 있다(Tsuboyama, A., et al. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 12971-12979., Thompson, M. E. Inorg. Chem. 2001, 40, 1704-1711., Samuel, I. D. W. AdV. Mater. 2004, 16, 557-560., Chen, C. H. AdV. Mater. 2005, 17, 285-289., Thompson, M. E. Polyhedron 2004, 23, 419-428., Graetzel, M. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 8790-8797.). 하지만, 새로운 2자리 1가 음이온 리간드 개질을 통한 사이클로메탈화 리간드 합성을 통한 인광체 이리듐 금속을 포함하는 유기금속화합물은 이리듐 다이머의 입체적, 전자적인 이유들로 인해 합성이 어려운 단점이 있다. 이러한 이유로 보조 리간드 개질을 통한 색조정(color tuning) 연구가 활발히 진행되고 있었다. 그러나 현재까지 보조 리간드를 도입하고자 하는 노력이 많이 있었으 나 색조정(color tuning)의 범위가 좁고 또한 낮은 인광 양자효율의 단점이 보고되고 있다(Thompson, M. E. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 4304-4312., De Cola, D. Chem. Commun. 2004, 1774-1775., Forrest, S. R. Appl. Phys. Lett. 2001, 79, 2082-2084., Hong, J.-I. Organometallics 2005, 24, 1578-1585.).
또한, 유기전기발광소자는 전력 효율면에서 유리하고 고휘도 발광이 가능하면서 고시야각이 가능한 특성을 가지고 있어 차세대 평면 디스플레이 소자나 면광원으로서 주목 받고 있다.
이러한 유기전기발광소자 액정에서의 백라이트 또는 조명으로서의 필요성에 부응하기 위해서는 백색발광을 실현하는 것이 매우 중요하다.
이스트만 코닥사의 미국 공보특허공보 제6,875,524호에서는 백색전기발광소자를 구현하기 위해 여러 발광층을 적층하거나 여러 도핑된 공통층을 도입하는 기술이 개시되어 있다. 하지만 이 경우 소자제작 공정 비용이 증가하는 단점이 있다.
그리고 Universial Display Corporation사의 대한민국 공개특허공보 제2004-75043호에서 인광착체물로서 백금 착체 화합물을 전자저지층으로 사용하고 호스트 물질과 이리듐 금속착체 화합물을 발광층으로 사용하여 백색유기발광소자를 구현하고자 하였으나 순수한 CIE 좌표(0.33, 0.33)에는 멀다는 단점을 보였다.
그래서 높은 효율을 보이며 가시광 전영역에 걸친 색조정이 가능케 하는 포토피지컬 프로세스메카니즘의 규명과 재료의 개발 그리고 낮은 제조비용과 높은 색순도를 재현하는 백색유기발광소자를 개발하는 것이 매우 시급한 상황이다.
이에 본 발명자는 포토피지컬 프로세스 시스템을 규명하고 이에 근거하여 이 리듐 착체에 보조 리간드를 도입함으로써 발광 전영역에 걸친 색조정이 가능한 새로운 인광소자들을 제공하고자 하였다.
본 발명의 목적은 높은 발광효율을 보이며 발광 전영역에 걸친 색조정을 가능케 하는 포토피지컬 프로세스 시스템의 규명과 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 포토피지컬 프로세스 시스템을 규명하고 이에 근거하여 이리듐 착체에 보조 리간드를 도입함으로써 발광 전영역에 걸친 색조정이 가능한 새로운 이리듐 착체 화합물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 새로운 이리듐 착체 화합물을 사용한 유기전기인광소자 및 백색 유기전기인광소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
발명의 요약
본 발명은 하기 화학식 1로 표현되는 이리듐 착체에 발광성 보조 리간드를 도입함으로써 발광 전영역에 걸친 색조정이 가능한 새로운 유기전기인광소자를 제 공할 수 있다. 또한 이를 통해 포토피지컬 프로세스 시스템을 이용하여 전 가시광선 영역 및 백색을 구현할 수 있는 유기전기인광소자를 제작할 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112005075885260-pat00002
이하, 본 발명의 내용을 하기에 상세히 설명한다.
발명의 구체예에 대한 상세한 설명
본 발명은 도 1에서 Type II의 표시되는 "인터 리간드 에너지 전이(Inter-Ligand Energy Transfer)" 포토피지컬 프로세스(photophysical process) 시스템을 이용하여, 하기 화학식 1로 표시되는 이리듐 착체의 발광층의 발광을 제어하는 발광영역 조정방법을 사용하여 전 가시광선 영역 또는 백색발광유기전기인광소자를 제작할 수 있다. 또한 높은 발광 효율과 발광 전영역에 걸쳐 색조정이 가능한 화합물을 제공할 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112005075885260-pat00003
상기 화학식 1의 L은 이리듐의 사이클로메탈화 리간드로 사용되어 보조 리간드인 A로 에너지 전이를 일으킬 수 있으며 발광 중심이 되지 않는 구조로서 이리듐에서 dfppy(2,4-difluorophenylpyridine)으로 MLCT1 여기가 일어나고, 이어서 강한 스핀-궤도 커플링에 의한 MLCT1에서 MLCT3로의 매우 효과적인 인터 시스템 크로싱(inter-system crossing)(ISC)이 발생된다.
이리듐의 보조 리간드로 사용되어 L로 대표되는 사이클로메탈화 리간드로부터 에너지 전이를 일으켜서 발광 중심이 되는 보조 리간드(A)의 올바른 선택으로 기존의 이리듐 착체 화합물이 보였던 Type I의 발광 메커니즘이 아니라 Type II와 같이 "인터 리간드 에너지 전이(Inter-Ligand Energy Transfer)" 포토피지컬 프로세스 시스템을 통해 발광영역 조정방법을 제공할 수 있으며 유기전기인광소자를 제작할 수 있다.
유기전기인광소자의 발광층에 사용되는 화합물은 상기 화학식 1의 구조로 대 표되는 것을 특징으로 하며 L과 A는 서로 독립적이다.
화학식 1의 L은 이리듐의 사이클로메탈화 리간드로 사용되어 보조 리간드인 A로 에너지 전이를 일으킬 수 있는 구조이고, L은 발광 중심이 되지 않는 구조를 취하며, 다음의 화학식 2 내지 6의 구조를 포함한다.
[화학식 2]
Figure 112005075885260-pat00004
[화학식 3]
Figure 112005075885260-pat00005
[화학식 4]
Figure 112005075885260-pat00006
[화학식 5]
Figure 112005075885260-pat00007
상기 화학식 2 내지 5에서 X는 N 또는 -C(R6)-이며, R1, R2, R3, R4, R5, R6은 서로 독립적이며 각각 수소, (1) F, Cl, Br, I의 할로겐 원자, (2) BR'2, PR'2, SiR'3의 헤테로 원자를 포함하는 기 및 그 유도체(여기서 R'은 수소 원자, 시아노기, 하이드록시기, 니트로기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알킬알콕시기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴아미노기, 또는 치환 또는 비치환된 C2-C20 헤테로 고리기로 이루어진 군으로부터 선택된다.), (3) C1-C20의 알킬기, (4) OR", SR", NR"2 의 헤테로 원자를 포함하는 기 및 그 유도체(여기서 R"은 수소 원자, 시아노기, 하이드록시기, 니트로기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1- C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알킬알콕시기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴아미노기, 또는 치환 또는 비치환된 C2-C20 헤테로 고리기로 이루어진 군으로부터 선택된다.), (5) 아릴기 및 그 유도체, (6) 축합다환(fused ring)기로 이루어진 군으로부터 선택됨.
[화학식 6]
Figure 112005075885260-pat00008
L의 구체적인 예로서 상기 화학식 2 내지 6의 화합물들을 예로 들었지만, 본 발명의 취지와 범위를 벗어나지 않는 한 이들 예로 한정하지 않는다.
화학식 1의 A는 이리듐의 사이클로메탈레이팅(cyclometalating) 보조 리간드로 사용되어 L로 대표되는 사이클로메탈레이팅 리간드로부터 에너지 전이를 일으켜서 발광 중심이 되는 구조로서 다음의 구조를 포함한다.
상기 A는 보조 리간드이며 두 자리 리간드로서 하기 화학식 7 내지 화학식 12의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
[화학식 7]
Figure 112005075885260-pat00009
[화학식 8]
Figure 112005075885260-pat00010
[화학식 9]
Figure 112005075885260-pat00011
[화학식 10]
Figure 112005075885260-pat00012
[화학식 11]
Figure 112005075885260-pat00013
[화학식 12]
Figure 112005075885260-pat00014
상기 화학식 7 내지 화학식 12에서 R1, R2, R3, R4, R5, R6는 서로 독립적이며 각각 수소, (1) F, Cl, Br, I의 할로겐 원자, (2) BR'2, PR'2, SiR'3의 헤테로 원자를 포함하는 기 및 그 유도체(여기서 R'은 수소 원자, 시아노기, 하이드록시기, 니트로기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알킬알콕시기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴아미노기, 또는 치환 또는 비치환된 C2-C20 헤테로 고리기로 이루어진 군으로부터 선택된다.), (3) 알킬기, (4) OR", SR", NR"2 의 헤테로 원자를 포함하는 기 및 그 유도체(여기서 R"은 수소 원자, 시아노기, 하이드록시기, 니트로기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알킬알콕시기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴아미노기, 또는 치환 또는 비치환된 C2-C20 헤테로 고리기로 이루어진 군으로부터 선택된다.), (5) 아릴기 및 그 유도체, (6) 축합다환(fused ring)기로 이루어진 군으로부터 선택되고, X1은 O, S, Se, CR'''2로 표현되는 기로서 여기서 R'''은 수소 원자, 시아노기, 하이드록시기, 니트로기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알킬알콕시기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴아미노기, 또는 치환 또는 비치환된 C2-C20 헤테로 고리기로 이루어진 군으로부터 선택되고, X2는 -NH-를 포함하며 음전하를 가져 이리듐과 결합할 수 있는 기로 이루어진 군으로부터 선택됨.
또한, 본 발명은 한 쌍의 전극 사이에 유기막으로 이루어진 발광층을 포함하는 유기전기인광소자에 있어서, 상기 발광층은 제1항의 이리듐 착체 화합물 및 하기 화학식 1-1의 이리듐 착체 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 이리듐 착체 화합물을 포함한다. 화학식 1-1의 이리듐 착체 화합물은 이리듐에서 리간드(L)에 단일항 상태(MLCT1 ,metal to ligand change transter)로 여기가 일어나고, 강한 스핀-궤도 커플링에 의해 단일항 상태에서 삼중항 상태(MLCT3)로의 인터 시스템 크로싱(inter-system crossing, ISC)이 발생하고 그리고, 상기 삼중항 상태보다 보조 리간드(A2)의 더 낮은 에너지 레벨로 인터 리간드 에너지 전이(inter-ligand energy transfer, ILET)를 하는 포토 피지컬 프로세스 발광 메커니즘을 따르고, 상기 발광층은 백색의 발광을 하는 단일 발광층인 것을 특징으로 하는 유기전기인광소자를 제공한다:
[화학식 1-1]
Figure 112005075885260-pat00015
상기 리간드(L)는 하기 화학식 2 내지 6의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택됨;
[화학식 2]
Figure 112005075885260-pat00016
[화학식 3]
Figure 112005075885260-pat00017
[화학식 4]
Figure 112005075885260-pat00018
[화학식 5]
Figure 112005075885260-pat00019
상기 화학식 2 내지 5에서 X는 N 또는 -C(R6)-이며, R1, R2, R3, R4, R5, R6은 서로 독립적이며 각각 수소, (1) F, Cl, Br, I의 할로겐 원자, (2) BR'2, PR'2, SiR'3의 헤테로 원자를 포함하는 기 및 그 유도체(여기서 R'은 수소 원자, 시아노기, 하이드록시기, 니트로기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알킬알콕시기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴아미노기, 또는 치환 또는 비치환된 C2-C20 헤테로 고리기로 이루어진 군으로부터 선택된다.), (3) C1-C20의 알킬기, (4) OR", SR", NR"2 의 헤테로 원자를 포함하는 기 및 그 유도체(여기서 R"은 수소 원자, 시아노기, 하이드록시기, 니트로기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1- C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알킬알콕시기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴아미노기, 또는 치환 또는 비치환된 C2-C20 헤테로 고리기로 이루어진 군으로부터 선택된다.), (5) 아릴기 및 그 유도체, (6) 축합다환(fused ring)기로 이루어진 군으로부터 선택됨;
[화학식 6]
Figure 112005075885260-pat00020
상기 화학식 1-1에 있어서, 보조리간드 A2가 화학식 15 내지 화학식 29로 표현됨;
[화학식 15]
Figure 112005075885260-pat00021
[화학식 16]
Figure 112005075885260-pat00022
[화학식 17]
Figure 112005075885260-pat00023
[화학식 18]
Figure 112005075885260-pat00024
[화학식 19]
Figure 112005075885260-pat00025
[화학식 20]
Figure 112005075885260-pat00026
상기 화학식 15 내지 화학식 20에서 R11, R21, R31, R41, R51, R61은 서로 독립적이며 각각 수소, (1) F, Cl, Br, I의 할로겐 원자, (2) BR'2, PR'2, SiR'3의 헤테로 원자를 포함하는 기 및 그 유도체(여기서 R'은 수소 원자, 시아노기, 하이드록시기, 니트로기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알킬알콕시기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴아미노기, 또는 치환 또는 비치환된 C2-C20 헤테로 고리기로 이루어진 군으로부터 선택된다.), (3) 알킬기, (4) OR", SR", NR"2 의 헤테로 원자를 포함하는 기 및 그 유도체(여기서 R"은 수소 원자, 시아노기, 하이드록시기, 니트로기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알킬알콕시기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴아미노기, 또는 치환 또는 비치환된 C2-C20 헤테로 고리기로 이루어진 군으로부터 선택된다.), (5) 아릴기 및 그 유도체, (6) 축합다환(fused ring)기로 이루어진 군으로부터 선택되고, X11은 O, S, Se, CR'''2로 표현되고 여기서 R'''은 수소 원자, 시아노기, 하이드록시기, 니트로기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알킬알콕시기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴아미노기, 또는 치환 또는 비치환된 C2-C20 헤테로 고리기로 이루어진 군으로부터 선택되고, X21은 O , S, 또는 C를 포함하며 음전하를 가져 이리듐과 결합할 수 있는 기로 이루어진 군으로부터 선택됨;
[화학식 21]
Figure 112005075885260-pat00027
[화학식 22]
Figure 112005075885260-pat00028
[화학식 23]
Figure 112005075885260-pat00029
[화학식 24]
Figure 112005075885260-pat00030
[화학식 25]
Figure 112005075885260-pat00031
[화학식 26]
Figure 112005075885260-pat00032
상기 화학식 21 내지 26에서 X는 O, S 또는 -C(R7)-이며, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7은 서로 독립적이며 각각 수소, (1) F, Cl, Br, I의 할로겐 원자, (2) BR'2, PR'2, SiR'3의 헤테로 원자를 포함하는 기 및 그 유도체(여기서 R'은 수소 원자, 시아노기, 하이드록시기, 니트로기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알킬알콕시기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬아미노기, 치환 또는 비 치환된 C6-C20 아릴아미노기, 또는 치환 또는 비치환된 C2-C20 헤테로 고리기로 이루어진 군으로부터 선택된다.), (3) 알킬기, (4) OR", SR", NR"2 의 헤테로 원자를 포함하는 기 및 그 유도체(여기서 R"은 수소 원자, 시아노기, 하이드록시기, 니트로기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알킬알콕시기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴아미노기, 또는 치환 또는 비치환된 C2-C20 헤테로 고리기로 이루어진 군으로부터 선택된다.), (5) 아릴기 및 그 유도체, (6) 축합다환(fused ring)기로 이루어진 군으로부터 선택되고, X'는 O, N, S, C의 원자를 포함하며 음전하를 가져 이리듐과 결합을 이룰 수 있는 기로 이루어진 군으로부터 선택됨;
[화학식 27]
Figure 112005075885260-pat00033
[화학식 28]
Figure 112005075885260-pat00034
[화학식 29]
Figure 112005075885260-pat00035
상기 화학식 27 내지 29에서 R1은 수소, (1) 알킬기. (2) OR", SR", NR"2 의 헤테로 원자를 포함하는 기 및 그 유도체(여기서 R"은 수소 원자, 시아노기, 하이드록시기, 니트로기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알킬알콕시기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴아미노기, 또는 치환 또는 비치환된 C2-C20 헤테로 고리기로 이루어진 군으로부터 선택된다.), (3) 아릴기 및 그 유도체, (4) 축합다환(fused ring)기로 이루어진 군으로부터 선택되고, R2, R3, R4는 서로 독립적이며 각각 수소, (1) F, Cl, Br, I의 할로겐 원자, (2) BR'2, PR'2, SiR'3의 헤테로 원자를 포함하는 기 및 그 유도체(여기서 R'은 수소 원자, 시아노기, 하이드록시기, 니트로기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알킬알콕시기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴아미노기, 또는 치환 또는 비치환된 C2-C20 헤테로 고리기로 이루어진 군으로부터 선택된다.), (3) 알킬기, (4) OR", SR", NR"2 의 헤테로 원자를 포함하는 기 및 그 유도체(여기서 R"은 수소 원자, 시아노기, 하이드록시기, 니트로기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알킬알콕시기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴아미노기, 또는 치환 또는 비치환된 C2-C20 헤테로 고리기로 이루어진 군으로부터 선택된다.), (5) 아릴기 및 그 유도체, (6) 축합다환(fused ring)기로 이루어진 군으로부터 선택되고, X''는 O, N, S, C의 원자를 포함하며 음전하를 가져 이리듐과 결합을 이룰 수 있는 기로 이루어진 군으로부터 선택 됨.
상기 화학식 1(화학식 13 및 14) 및 상기 화학식 1-1(화학식 30 내지 화학식 35)의 구체적인 예로서 하기의 화합물을 예로 들었지만, 본 발명의 취지와 범위를 벗어나지 않는 한 이들 예에 한정하지 않는다.
[화학식 13]
Figure 112005075885260-pat00036
[화학식 14]
Figure 112005075885260-pat00037
[화학식 30]
Figure 112005075885260-pat00038
[화학식 31]
Figure 112005075885260-pat00039
[화학식 32]
Figure 112005075885260-pat00040
[화학식 33]
Figure 112005075885260-pat00041
[화학식 34]
Figure 112005075885260-pat00042
[화학식 35]
Figure 112005075885260-pat00043
상기 화학식 13, 화학식 14 및 화학식 30 내지 화학식 34는 본 발명의 구체예로서 하기 실시예의 합성예 3 내지 합성예 9에 그 합성방법을 나타내었다.
상술한 본 발명의 이리듐 착체 화합물을 이용한 유기막을 갖는 유기전기인광소자 및 그 제조 방법에 대하여 살펴보면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 유기전기인광소자의 구조를 나타내는 단면도이다. 먼저 기판 상부에 애노드 (양극) 전극용 물질을 코팅하여 애노드를 형성한다. 여기에서 기판으로는 통상적인 유기 EL 소자에서 사용되는 기판을 사용하는데 투명성, 표면 평활성, 취급 용이성 및 방수성이 우수한 유기 기판 또는 투명 플라스틱 기판이 바람직하다. 그리고 애노드 전극용 물질로는 투명하고 전도성이 우수한 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO) 등을 사용한다.
상기 애노드 전극 상부에 정공주입층 물질을 진공열 증착, 또는 스핀 코팅한다. 상기 정공주입층 물질로는 특별히 제한되지 않으며 하기 구조식으로 표시되는 CuPc 또는 스타버스트(Starburst)형 아민류인 하기 구조식으로 표시되는 TCTA, m-MTDATA, IDE406 (이데미쯔사 재료) 등을 정공주입층으로 사용할 수 있다.
Figure 112005075885260-pat00044
정공주입층 상부에 정공수송층 물질을 진공 열증착 또는 스핀 코팅하여 정공수송층을 형성한다. 상기 정공수송층 물질은 특별히 제한되지는 않으며, 하기 구조식으로 표시되는 N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1-비페닐]-4,4'-디아민 (TPD), N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐벤지딘, 하기 구조식으로 표시되는 N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐벤지딘: α-NPD), IDE320 (이데미쯔사 재료) 등이 사용된다.
Figure 112005075885260-pat00045
이어서 정공수송층 상부에 발광층이 도입되며 발광층 재료는 특별히 제한되지 않으며 상기 화학식 1의 이리듐 착체 화합물 및 상기 화학식 1-1의 이리듐 착체 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 이리듐 착체 화합물을 단독 또는 도펀트로 사용할 수 있다. 상기 화합물을 도펀트로 사용할 때 같이 사용되는 호스트로서는 하기 구조식으로 표시되는 CBP, TCB, TCTA, dmCBP, Liq, TPBI, Balq, BCP 등이 공동 진공열 증착될 수 있다. 또한, 고분자 메트릭스를 추가로 포함할 수 있으며, 상기 고분자 메트릭스로서는 PVK(polyvinyl carbazole) 등을 들 수 있다.
Figure 112005075885260-pat00046
상기 화학식 1의 이리듐 착체 화합물 및 상기 화학식 1-1의 이리듐 착체 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 이리듐 착체 화합물이 도펀트로 사용되는 경우, 이의 도핑 농도는 특별히 제한되지 않으나 발광효율 등을 고려할 때, 호스트와 도펀트의 총중량 100 중량부에 대하여 1 내지 20 중량부로 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 발광 전영역에 걸친 색조정을 가능하게 하기 위해 상기 이리듐 착체 화합물을 1종 이상 사용할 때, 예를 들어, 화학식 35와 화학식 34의 이리듐 착체 화합물을 사용하는 경우에는 그 혼합비가 3 : 7～8 : 2의 비율인 것이 바람직하다.
발광층 위에 정공저지층을 진공 증착 방법, 또는 스핀 코팅 방법으로서 박막을 형성한다. 이때 사용되는 정공저지층 물질은 특별히 제한되지는 않으나 전자 수송 능력을 가지면서 발광 화합물보다 높은 이온화 포텐셜을 가져야 하며 대표적으로 Balq, BCP, TPBI등이 사용된다. 정공저지층 위에 전자수송층을 진공 증착 방법, 또는 스핀 코팅 방법으로서 박막을 형성한다. 전자수송층 재료로서는 특별히 제한되지는 않으며 Alq3를 이용할 수 있다.
또한, 전자 수송층 위에 전자 주입층이 적층될 수 있으며 이는 특별히 재료를 제한하지 않는다. 전자 주입층으로서는 LiF, NaCl, CsF, Li2O, BaO, Liq 등의 물질을 이용할 수 있다.
그리고 전자 주입층 상부에 캐소드 형성용 금속을 진공 열증착하여 캐소드 전극을 형성함으로써 유기 EL 소자가 완성된다. 여기에서 캐소드 형성용 금속으로는 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag) 등이 이용된다. 또한 전면인광소자를 얻기 위하여 ITO, IZO를 사용한 투과형 캐소드를 사용할 수 있다.
본 발명의 유기전기인광소자는 애노드 전극, 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 정공저지층, 전자수송층, 전자주입층, 캐소드 전극에 필요에 따라 한 층 또는 2층의 중간층을 더 형성하는 것도 가능하다. 위에서 언급한 층 외에도 전자저지층을 형성하기도 한다.
본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 구체화될 것이며, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 기재될 뿐이며 본 발명의 보호범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
실시예
본 발명의 이리듐 착체의 전체적인 합성 경로를 도 3에 도시하였다.
[합성예 1]
2-(2,4-디플루오르페닐)피리딘 (dfppy)의 제조.
Figure 112005075885260-pat00047
환류냉각기가 장착된 둥근바닥 플라스크에 2-브로모피리딘 (2.01 mL, 21.1 mmol), 2,4-디플루오르페닐보론산 (4.00 g, 25.3 mmol) 그리고 테트라키스(트라이페닐포스핀)팔라듐(0) (0.732 g, 0.633 mmol)을 넣고 50 mL의 THF에 용해시켰다. 이어서 2N Na2CO3 수용약 30 mL을 부은 후 반응혼합물을 하루 동안 70℃를 유지했다. 반응 후 냉각된 반응물을 물에 붓고 물과 디클로로메탄(50 mL ×3회)으로 유기 용액층을 추출했다. 그런 후 무수 마그네슘 설페이트로 건조시켰다.
실리카겔 컬럼 정제(n-헥산 : 에틸아세테이트 = 5 : 1)를 통해 투명한 용액을 정량적으로 얻었다. (4.07 g, 21.0 mmol). TLC, Rf = 0.5 (n-헥산 : 에틸아세테이트 = 5 : 1); 1H-NMR δ6.89(m, 1H), 7.1 (m, 1H), 7.28 (m, 1H), 7.75 (m, 2H), 8.00 (m, 1H), 8.71 (d, J = 3.5, 1H) ; HRMS(EI) calculated M+ 191.0544; observed M+ 191.0546.
[합성예 2]
[(dfppf)2Ir(μ-Cl)]2의 제조.
Figure 112005075885260-pat00048
IrCl3ㆍH2OㆍHCl (Aldrich) (0.702 g, 2.35 mmol)와 dfppy (2.00 g, 10.5 mmol)을 2-EtOEtOH : H2O = 60 mL : 20 mL에 용해시키고, 20 시간동안 140℃에서 환류, 냉각시켰다. 냉각 후, 아세톤 : 에탄올 = 60 mL : 60 mL을 가지고 세척 하고 노란색 침전물을 여과시켰다. 앞서 얻은 생성물을 n-헥산 : 톨루엔 = 10 mL : 25 mL로 재결정하여 노란색 결정을 얻었다(2.28 g, 1.88 mmol). 수득률 85%. HRMS (FAB) calculated M+ 1216.0509; observed M+ 1216.0499.
[합성예 3]
화학식 30의 제조.
Figure 112005075885260-pat00049
[(dfppf)2Ir(μ-Cl)]2 (0.500 g, 0.411 mmol), 소듐 카보네이트 (0.479 g, 4.52 mmol) 그리고 2.6 당량의 6-메틸피콜리네이트(6-methylpicolinate)를 30 mL의 2-EtOEtOH로 용해시켰다. 가스를 제거한 후, 질소분위기를 유지했다. 온도를 140℃로 올리고 반응 혼합물을 12 시간동안 교반했다. 반응 완료 후 냉각시킨 반응혼합물을 EtOAc (150 mL)에 부었고 물(100 mL ×3회)을 가지고 추출하여 2-EtOEtOH을 제거했다. 에틸 아세테이트를 전개용매로 사용하여 실리카겔 컬럼 정제를 했고 에터 : n-헥산 = 10 mL : 40 mL로 재결정 하여 결정을 얻었다. 이리듐 (III) 비스(2-(2,4-디플루오르페닐)피리디나토-N,C2') (6-메틸피콜리네이트) (0.530 g, 91%). 1H-NMR δ1.99 (s, 3H), 5.37 (dd, J = 8.8, 2.2, 1H), 5.79 (dd, J = 8.9, 2.4, 1H), 6.39 (m, 2H), 6.99 (t, J = 7.5, 1H), 7.17 (t, J = 7.0, 1H), 7.31 (d, J = 7.7, 1H), 7.60 (d, J = 5.3,1H), 7.79 (m, 2H), 7.86 (d, J = 7.7, 1H), 8.28 (m, 2H), 8.69 (d, J = 6.8, 1H); MS (FAB) m/z 710 (M+ + 1), 573, 154, 136. Anal. Calcd for C29H18F4IrN3O2: C, 49.15; H, 2.56; N, 5.93. Found: C, 48.94; H, 2.44; N, 6.10.
[합성예 4]
화학식 31의 제조.
Figure 112005075885260-pat00050
보조 리간드로 퀴날디네이트(quinaldinate)을 사용한 것을 제외하고는 합성예 3과 동일한 합성법을 사용하였다. 이리듐 (III) 비스(2-(2,4-디플루오르페닐)피리디나토-N,C2') (퀴날디네이트) (0.569 g, 93%). 1H-NMR δ5.43 (d, J = 8.8, 1H), 5.94 (d, J = 8.8, 1H), 6.47 (m, 2H), 6.86 (t, J = 6.6, 1H), 7.12 (t, J = 7.0, 1H), 7.38 (m, 1H), 7.59 (m, 2H), 7.69 (t, J = 8.3, 1H), 7.76 (t, J = 7.9, 1H), 7.89 (m, 2H), 8.19 (d, J = 8.8, 1H), 8.31 (d, J = 9.0, 1H), 8.44 (m, 1H), 8.53 (m, 1H),8.67 (d, J = 5.0, 1H); MS (FAB) m/z 746 (M+ + 1), 573, 154. Anal. Calcd for C32H18F4IrN3O2: C, 51.61; H, 2.44; N, 5.64. Found: C, 51.66; H, 2.34; N, 5.80.
[합성예 5]
화학식 13의 제조.
Figure 112005075885260-pat00051
보조 리간드로 피콜린아마이드(picolinamide)를 사용한 것을 제외하고는 합성예 3과 동일한 합성법을 사용하였다. 이리듐 (III) 비스(2-(2,4-디플루오르페닐)피리디나토-N,C2') (피콜린아마이드) (0.518 g, 91%). 1H-NMR δ5.61 (d, J = 9.0, 1H), 5.86 (d, J = 8.8, 1H), 6.44 (m, 1H), 6.94 (m, 1H), 7.12 (t, J = 6.8, 1H), 7.32 (m, 1H), 7.44 (d, J = 5.1, 1H), 7.74 (m, 4H), 7.88 (m, 1H), 8.26 (m, 3H), 8.85 (d, J = 5.1, 1H); MS (FAB) m/z 695 (M+ + 1), 573, 136. Anal. Calcd for C28H17F4IrN4O: C, 48.48; H, 2.47; N, 8.08. Found: C, 48.74; H, 2.44; N, 8.30.
[합성예 6]
화학식 32의 제조.
Figure 112005075885260-pat00052
보조 리간드로 이소퀴놀리네이트(isoquinolinate)를 사용한 것을 제외하고는 합성예 3과 동일한 합성법을 사용하였다. 이리듐 (III) 비스(2-(2,4-디플루오르페닐)피리디나토-N,C2') (이소퀴놀리네이트) (0.593 g,97%). 1H-NMR δ5.58 (dd, J = 8.5, 2.3, 1H), 5.85 (dd, J = 8.7, 2.2, 1H), 6.46 (m, 2H), 6.91 (t, J = 6.0, 1H), 7.17 (t, J = 6.4, 1H), 7.42 (d, J = 5.7, 1H), 7.76 (m, 9H), 8.24 (d, J = 8.6, 1H), 8.31 (d, J = 9.3, 1H), 8.80 (d, J = 6.2, 1H), 10.23 (m, 1H); MS (FAB) m/z 746 (M+ + 1), 573,154. Anal. Calcd for C32H18F4IrN3O2: C, 51.61; H, 2.44; N, 5.64. Found: C, 51.49; H, 2.54; N, 5.77.
[합성예 7]
화학식 33의 제조.
Figure 112005075885260-pat00053
보조 리간드로 피라지네이트(pyrazinate)를 사용한 것을 제외하고는 합성예 3과 동일한 합성법을 사용하였다. 이리듐 (III) 비스(2-(2,4-디플루오르페닐)피리디나토-N,C2') (피라지네이트) (0.538 g, 94%). 1H-NMR δ5.52 (dd, J = 8.8, 2.6, 1H), 5.82 (dd, J = 8.4, 2.4, 1H), 6.47 (m, 2H), 7.03 (t, J =7.0, 1H), 7.24 (m, 1H), 7.42 (m, 1H), 7.78 (m, 1H), 7.83 (t, J = 8.3, 1H), 8.27 (d, J = 8.3, 1H), 8.32 (d, J = 8.8, 1H), 8.70 (m, 1H), 8.74 (d, J = 2.7, 1H), 9.50 (d, J = 1.3, 1H); MS (FAB) m/z 697 (M+ + 1), 573, 154. Anal. Calcd for C27H15F4IrN4O2: C, 46.62; H, 2.17; N, 8.05. Found: C, 46.60; H, 2.32; N, 8.10.
[합성예 8]
화학식 14의 제조.
Figure 112005075885260-pat00054
보조 리간드로 피라진아마이드(pyrazinamide)를 사용한 것을 제외하고는 합성예 3과 동일한 합성법을 사용하였다. 이리듐 (III) 비스(2-(2,4-디플루오르페닐)피리디나토-N,C2') (피라진아마이드) (0.519 g, 91%). 1H-NMR δ5.56 (d, J = 6.4, 1H), 5.83 (d, J = 8.4, 1H), 6.46 (m, 2H), 7.00 (t, J = 6.2, 1H), 7.17 (t, J = 6.2, 1H), 7.42 (d, J = 4.4, 1H), 7.71 (m, 1H), 7.79 (t, J = 7.5, 2H), 8.28 (m, 2H), 8.63 (d, J = 3.9, 1H), 8.80 (d, J = 5.0, 1H), 9.44 (s, 1H); MS (FAB) m/z 696 (M+ + 1), 573, 154. Anal. Calcd for C27H16F4IrN5O: C, 46.68; H, 2.32; N, 10.08. Found: C, 46.94; H, 2.32; N, 9.86.
[합성예 9]
화학식 34의 제조.
Figure 112005075885260-pat00055
보조 리간드로 퀴녹살리네이트(quinoxalinate)를 사용한 것을 제외하고는 합성예 3과 동일한 합성법을 사용하였다. 이리듐 (III) 비스(2-(2,4-디플루오르페닐)피리디나토-N,C2') (퀴녹살리네이트) (0.533 g, 87%). 1H-NMR (600 MHz) δ5.41 (dd, J = 6.5, 2.1, 1H), 5.94 (d, J = 6.5, 2.1, 1H), 6.45 (m, 1H), 6.54(m, 1H), 6.91 (t, J = 6.4, 1H), 7.17 (t, J = 6.4, 1H), 7.49 (t, J = 7.5, 1H), 7.54 (d, J = 5.7, 1H), 7.72 (m, 2H), 7.82 (m, 2H), 8.21 (d, J = 4.2, 1H), 8.23 (d, J = 4.2, 1H), 8.33 (d, J = 4.3, 1H), 8.64 (d, J = 2.9, 1H); MS (FAB) m/z 747 (M+ + 1), 573, 154. Anal. Calcd for C31H17F4IrN4O2: C, 49.93; H, 2.30; N, 7.51. Found: C, 49.94; H, 2.53; N, 7.86.
실시예 1
상기 합성예에 따라 제조된 화학식 30으로 표시되는 이리듐 착체의 CH2Cl2 용액 상태에서 PMMA 고분자에 이리듐 착체를 5 wt% 도핑하여 박막상태에서의 UV-vis(ultraviolet-visible)와 PL(Photoluminescence) 특성을 살펴보았고, 그 결과 얻어진 UV-vis 과 PL 스펙트럼을 도 4에 도시하였다.
실시예 2～7
실시예 1에서의 화합물 대신 각각 화학식 31, 화학식 13, 화학식 32, 화학식 33, 화학식 14 및 화학식 34로 표시되는 화합물을 사용하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 박막을 제작하여 UV-vis와 PL의 특성을 살펴보았고 그 결과를 도 5에서 도 10에 차례로 도시하였다.
실시예 8
CH2Cl2 용액 상태에서 PMMA 고분자에 이리듐 착체 화합물인 화학식 35와 화학식 34를 3:7의 비율로 상기 PMMA에 대하여 5 wt% 도핑하고 박막상태에서의 PL(Photoluminescence) 특성을 살펴보았다. 그 결과, CIE (0.45, 0.39)의 발광을 하였다.
실시예 9
CH2Cl2 용액 상태에서 PMMA 고분자에 이리듐 착체 화합물인 화학식 35와 화학식 34를 4:6의 비율로 상기 PMMA에 대하여 5 wt% 도핑하고 박막상태에서의 PL(Photoluminescence) 특성을 살펴보았다. 그 결과, CIE (0.43, 0.38)의 발광을 하였다.
실시예 10
CH2Cl2 용액 상태에서 PMMA 고분자에 이리듐 착체 화합물인 화학식 35와 화학식 34를 5:5의 비율로 상기 PMMA에 대하여 5 wt% 도핑하고 박막상태에서의 PL(Photoluminescence) 특성을 살펴보았다. 그 결과, CIE (0.39, 0.38)의 발광을 하였다.
실시예 11
CH2Cl2 용액 상태에서 PMMA 고분자에 이리듐 착체 화합물인 화학식 35와 화학식 34를 6:4의 비율로 상기 PMMA에 대하여 5 wt% 도핑하고 박막상태에서의 PL(Photoluminescence) 특성을 살펴보았다. 그 결과, CIE (0.33, 0.38)의 백색발광을 하였다.
실시예 12
CH2Cl2 용액 상태에서 PMMA 고분자에 이리듐 착체 화합물인 화학식 35와 화학식 34를 7:3의 비율로 상기 PMMA에 대하여 5 wt% 도핑하고 박막상태에서의 PL(Photoluminescence) 특성을 살펴보았다. 그 결과, CIE (0.30, 0.38)의 발광을 하였다.
실시예 13
CH2Cl2 용액 상태에서PMMA 고분자에 이리듐 착체 화합물인 화학식 35와 화학식 34를 8:2의 비율로 상기 PMMA에 대하여 5 wt% 도핑하고 박막상태에서의 PL(Photoluminescence) 특성을 살펴보았다. 그 결과, CIE (0.23, 0.37)의 발광을 하였다.
[화학식 35]
Figure 112005075885260-pat00056
[화학식 34]
Figure 112005075885260-pat00057
비교실시예 1
CH2Cl2 용액 상태에서 PMMA 고분자에 이리듐 착체 화합물인 화학식 35와 화학식 36을 6:4의 비율로 상기 PMMA에 대하여 5 wt% 도핑하고 박막상태에서의 PL(Photoluminescence) 특성을 살펴보았다. 그 결과, 본 발명의 포토피지컬 프로세스와 다른 형태의 발광을 하였다.
[화학식 36]
Figure 112005075885260-pat00058
실시예 1 내지 실시예 7의 결과에서 볼 수 있듯이 인터 리간드 에너지 전이의 포토피지컬 프로세스 시스템이 적용된 우수한 발광 효율과 가시광 전 영역에서의 색조정이 가능함을 보였다.
또한, 실시예 8 내지 실시예 13의 결과에서 볼 수 있듯이 인터 리간드 에너지 전이의 포토피지컬 프로세스 시스템이 적용되는 본 발명의 보조 리간드들을 사용하면 발광효율이 우수하고 가시광 전영역에서의 색조정과 전기인광소자가 가능하다.
본 발명에 따르면, 포토피지컬 프로세스 시스템에 근거하여 이리듐 착체에 보조 리간드를 도입함으로써 발광 전영역에 걸친 색조정이 가능하고, 우수한 발광 효율을 갖는 새로운 인광 재료들을 제공할 수 있고, 또한, 높은 발광효율을 보이며 발광 전영역에 걸친 색조정을 가능케 하는 포토피지컬 프로세스 시스템을 통한 뛰어난 유기전기인광소자를 제공할 수 있다.

Claims (12)

  1. 이리듐에서 하기 화학식 1의 리간드(L)에 단일항 상태(MLCT1 ,metal to ligand change transter)로 여기가 일어나고, 강한 스핀-궤도 커플링에 의해 단일항 상태에서 삼중항 상태(MLCT3)로의 인터 시스템 크로싱(inter-system crossing, ISC)이 발생하고 그리고, 상기 삼중항 상태보다 보조 리간드(A)의 더 낮은 에너지 레벨로 인터 리간드 에너지 전이(inter-ligand energy transfer, ILET)를 하는 포토 피지컬 프로세스 발광 메커니즘을 따르는 것을 특징으로 하는 화학식 1의 구조를 가지는 이리듐 착체 화합물:
    [화학식 1]
    Figure 112012068148756-pat00120
    상기 화학식 1에서 A1은 질소를 포함하는 헤테로 고리로서 피리딜기, 피리미딜기, 트리아진기, 이미다졸기, 피롤이고, 상기 L은 리간드로서 R1, R2, R3, R4, R5, R6은 서로 독립적이며 각각 수소, (1) F, Cl, Br, I의 할로겐 원자, (2) BR'2, PR'2, SiR'3의 헤테로 원자를 포함하는 기 및 그 유도체(여기서 R'은 수소 원자, 시아노기, 하이드록시기, 니트로기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알킬알콕시기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴아미노기, 또는 치환 또는 비치환된 C2-C20 헤테로 고리기로 이루어진 군으로부터 선택된다.), (3) C1-C20의 알킬기, (4) OR", SR", NR"2 의 헤테로 원자를 포함하는 기 및 그 유도체(여기서 R"은 수소 원자, 시아노기, 하이드록시기, 니트로기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알킬알콕시기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴아미노기, 또는 치환 또는 비치환된 C2-C20 헤테로 고리기로 이루어진 군으로부터 선택된다.), (5) 아릴기 및 그 유도체, (6) 축합다환(fused ring)기로 이루어진 군으로부터 선택됨;
    상기 A는 보조 리간드이며 두 자리 리간드로서 하기 화학식 7 내지 12의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    [화학식 7]
    Figure 112012068148756-pat00121
    [화학식 8]
    Figure 112012068148756-pat00122
    [화학식 9]
    Figure 112012068148756-pat00123
    [화학식 10]
    Figure 112012068148756-pat00124
    [화학식 11]
    Figure 112012068148756-pat00125
    [화학식 12]
    Figure 112012068148756-pat00126
    상기 화학식 7 내지 화학식 12에서 R1, R2, R3, R4, R5, R6는 서로 독립적이며 각각 수소, (1) F, Cl, Br, I의 할로겐 원자, (2) BR'2, PR'2, SiR'3의 헤테로 원자를 포함하는 기 및 그 유도체(여기서 R'은 수소 원자, 시아노기, 하이드록시기, 니트로기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알킬알콕시기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴아미노기, 또는 치환 또는 비치환된 C2-C20 헤테로 고리기로 이루어진 군으로부터 선택된다.), (3) 알킬기, (4) OR", SR", NR"2 의 헤테로 원자를 포함하는 기 및 그 유도체(여기서 R"은 수소 원자, 시아노기, 하이드록시기, 니트로기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알킬알콕시기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴아미노기, 또는 치환 또는 비치환된 C2-C20 헤테로 고리기로 이루어진 군으로부터 선택된다.), (5) 아릴기 및 그 유도체, (6) 축합다환(fused ring)기로 이루어진 군으로부터 선택되고, X1은 O, S, Se, CR'''2로 표현되는 기로서 여기서 R'''은 수소 원자, 시아노기, 하이드록시기, 니트로기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알킬알콕시기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴아미노기, 또는 치환 또는 비치환된 C2-C20 헤테로 고리기로 이루어진 군으로부터 선택되고, X2는 -NH-를 포함하며 음전하를 가져 이리듐과 결합할 수 있는 기로 이루어진 군으로부터 선택됨.
  2. 제1항에 있어서, 상기 리간드(L)는 하기 화학식 2 내지 6의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 이리듐 착체 화합물:
    [화학식 2]
    Figure 112012068148756-pat00127
    [화학식 3]
    Figure 112012068148756-pat00128
    [화학식 4]
    Figure 112012068148756-pat00129
    [화학식 5]
    Figure 112012068148756-pat00130
    상기 화학식 2 내지 5에서 X는 N 또는 -C(R6)-이며, R1, R2, R3, R4, R5, R6은 서로 독립적이며 각각 수소, (1) F, Cl, Br, I의 할로겐 원자, (2) BR'2, PR'2, SiR'3의 헤테로 원자를 포함하는 기 및 그 유도체(여기서 R'은 수소 원자, 시아노기, 하이드록시기, 니트로기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알킬알콕시기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴아미노기, 또는 치환 또는 비치환된 C2-C20 헤테로 고리기로 이루어진 군으로부터 선택된다.), (3) C1-C20의 알킬기, (4) OR", SR", NR"2 의 헤테로 원자를 포함하는 기 및 그 유도체(여기서 R"은 수소 원자, 시아노기, 하이드록시기, 니트로기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알킬알콕시기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴아미노기, 또는 치환 또는 비치환된 C2-C20 헤테로 고리기로 이루어진 군으로부터 선택된다.), (5) 아릴기 및 그 유도체, (6) 축합다환(fused ring)기로 이루어진 군으로부터 선택됨:
    [화학식 6]
    Figure 112012068148756-pat00131
    .
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 이리듐 착체 화합물은 하기 화학식 13 또는 화학식 14로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 이리듐 착체 화합물:
    [화학식 13]
    Figure 112012068148756-pat00132
    [화학식 14]
    Figure 112012068148756-pat00133
    .
  4. 한 쌍의 전극 사이에 유기막으로 이루어진 발광층을 포함하는 유기전기인광소자에 있어서, 상기 발광층은 제1항의 이리듐 착체 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 이리듐 착체 화합물을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 유기전기인광소자.
  5. 제4항에 있어서, 상기 발광층은 하기 화학식 13, 화학식 14 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 이리듐 착체 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전기인광소자:
    [화학식 13]
    Figure 112012068148756-pat00134
    [화학식 14]
    Figure 112012068148756-pat00135
    .
  6. 제4항에 있어서, 상기 발광층은 호스트와 도펀트의 합계 100 중량부에 대하여 도펀트로서 상기 1종 이상의 이리듐 착체 화합물 1 내지 20 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전기인광소자.
  7. 제4항에 있어서, 상기 발광층은 고분자 메트릭스인 폴리비닐 카르바졸(polyvinyl carbazole, PVK)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전기인광소자.
  8. 한 쌍의 전극 사이에 유기막으로 이루어진 발광층을 포함하는 유기전기인광소자에 있어서, 상기 발광층은 제1항의 이리듐 착체 화합물 및 상기 화학식 1-1의 이리듐 착체 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 이리듐 착체 화합물을 포함하는 단일 발광층이고; 그리고
    상기 이리듐 착체 화합물은 이리듐에서 리간드(L)에 단일항 상태(MLCT1 ,metal to ligand change transter)로 여기가 일어나고, 강한 스핀-궤도 커플링에 의해 단일항 상태에서 삼중항 상태(MLCT3)로의 인터 시스템 크로싱(inter-system crossing, ISC)이 발생하고 그리고, 상기 삼중항 상태보다 보조 리간드(A2)의 더 낮은 에너지 레벨로 인터 리간드 에너지 전이(inter-ligand energy transfer, ILET)를 하는 포토 피지컬 프로세스 발광 메커니즘을 따르는;
    백색의 발광을 하는 것을 특징으로 하는 유기전기인광소자:
    [화학식 1-1]
    Figure 112012068148756-pat00136
    상기 리간드(L)는 하기 화학식 2 내지 6의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택됨;
    [화학식 2]
    Figure 112012068148756-pat00137
    [화학식 3]
    Figure 112012068148756-pat00138
    [화학식 4]
    Figure 112012068148756-pat00139
    [화학식 5]
    Figure 112012068148756-pat00140
    상기 화학식 2 내지 5에서 X는 N 또는 -C(R6)-이며, R1, R2, R3, R4, R5, R6은 서로 독립적이며 각각 수소, (1) F, Cl, Br, I의 할로겐 원자, (2) BR'2, PR'2, SiR'3의 헤테로 원자를 포함하는 기 및 그 유도체(여기서 R'은 수소 원자, 시아노기, 하이드록시기, 니트로기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알킬알콕시기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴아미노기, 또는 치환 또는 비치환된 C2-C20 헤테로 고리기로 이루어진 군으로부터 선택된다.), (3) C1-C20의 알킬기, (4) OR", SR", NR"2 의 헤테로 원자를 포함하는 기 및 그 유도체(여기서 R"은 수소 원자, 시아노기, 하이드록시기, 니트로기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알킬알콕시기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴아미노기, 또는 치환 또는 비치환된 C2-C20 헤테로 고리기로 이루어진 군으로부터 선택된다.), (5) 아릴기 및 그 유도체, (6) 축합다환(fused ring)기로 이루어진 군으로부터 선택됨;
    [화학식 6]
    Figure 112012068148756-pat00141
    상기 화학식 1-1에 있어서, 보조리간드 A2가 화학식 15 내지 화학식 29로 표현됨;
    [화학식 15]
    Figure 112012068148756-pat00142
    [화학식 16]
    Figure 112012068148756-pat00143
    [화학식 17]
    Figure 112012068148756-pat00144
    [화학식 18]
    Figure 112012068148756-pat00145
    [화학식 19]
    Figure 112012068148756-pat00146
    [화학식 20]
    Figure 112012068148756-pat00147
    상기 화학식 15 내지 화학식 20에서 R11, R21, R31, R41, R51, R61은 서로 독립적이며 각각 수소, (1) F, Cl, Br, I의 할로겐 원자, (2) BR'2, PR'2, SiR'3의 헤테로 원자를 포함하는 기 및 그 유도체(여기서 R'은 수소 원자, 시아노기, 하이드록시기, 니트로기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알킬알콕시기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴아미노기, 또는 치환 또는 비치환된 C2-C20 헤테로 고리기로 이루어진 군으로부터 선택된다.), (3) 알킬기, (4) OR", SR", NR"2 의 헤테로 원자를 포함하는 기 및 그 유도체(여기서 R"은 수소 원자, 시아노기, 하이드록시기, 니트로기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알킬알콕시기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴아미노기, 또는 치환 또는 비치환된 C2-C20 헤테로 고리기로 이루어진 군으로부터 선택된다.), (5) 아릴기 및 그 유도체, (6) 축합다환(fused ring)기로 이루어진 군으로부터 선택되고, X11은 O, S, Se, CR'''2로 표현되고 여기서 R'''은 수소 원자, 시아노기, 하이드록시기, 니트로기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알킬알콕시기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴아미노기, 또는 치환 또는 비치환된 C2-C20 헤테로 고리기로 이루어진 군으로부터 선택되고, X21은 O , S, 또는 C를 포함하며 음전하를 가져 이리듐과 결합할 수 있는 기로 이루어진 군으로부터 선택됨;
    [화학식 21]
    Figure 112012068148756-pat00148
    [화학식 22]
    Figure 112012068148756-pat00149
    [화학식 23]
    Figure 112012068148756-pat00150
    [화학식 24]
    Figure 112012068148756-pat00151
    [화학식 25]
    Figure 112012068148756-pat00152
    [화학식 26]
    Figure 112012068148756-pat00153
    상기 화학식 21 내지 26에서 X는 O, S 또는 -C(R7)-이며, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7은 서로 독립적이며 각각 수소, (1) F, Cl, Br, I의 할로겐 원자, (2) BR'2, PR'2, SiR'3의 헤테로 원자를 포함하는 기 및 그 유도체(여기서 R'은 수소 원자, 시아노기, 하이드록시기, 니트로기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알킬알콕시기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴아미노기, 또는 치환 또는 비치환된 C2-C20 헤테로 고리기로 이루어진 군으로부터 선택된다.), (3) 알킬기, (4) OR", SR", NR"2 의 헤테로 원자를 포함하는 기 및 그 유도체(여기서 R"은 수소 원자, 시아노기, 하이드록시기, 니트로기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알킬알콕시기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴아미노기, 또는 치환 또는 비치환된 C2-C20 헤테로 고리기로 이루어진 군으로부터 선택된다.), (5) 아릴기 및 그 유도체, (6) 축합다환(fused ring)기로 이루어진 군으로부터 선택되고, X'는 O, N, S, C의 원자를 포함하며 음전하를 가져 이리듐과 결합을 이룰 수 있는 기로 이루어진 군으로부터 선택됨;
    [화학식 27]
    Figure 112012068148756-pat00154
    [화학식 28]
    Figure 112012068148756-pat00155
    [화학식 29]
    Figure 112012068148756-pat00156
    상기 화학식 27 내지 29에서 R1은 수소, (1) 알킬기. (2) OR", SR", NR"2 의 헤테로 원자를 포함하는 기 및 그 유도체(여기서 R"은 수소 원자, 시아노기, 하이드록시기, 니트로기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알킬알콕시기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴아미노기, 또는 치환 또는 비치환된 C2-C20 헤테로 고리기로 이루어진 군으로부터 선택된다.), (3) 아릴기 및 그 유도체, (4) 축합다환(fused ring)기로 이루어진 군으로부터 선택되고, R2, R3, R4는 서로 독립적이며 각각 수소, (1) F, Cl, Br, I의 할로겐 원자, (2) BR'2, PR'2, SiR'3의 헤테로 원자를 포함하는 기 및 그 유도체(여기서 R'은 수소 원자, 시아노기, 하이드록시기, 니트로기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알킬알콕시기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴아미노기, 또는 치환 또는 비치환된 C2-C20 헤테로 고리기로 이루어진 군으로부터 선택된다.), (3) 알킬기, (4) OR", SR", NR"2 의 헤테로 원자를 포함하는 기 및 그 유도체(여기서 R"은 수소 원자, 시아노기, 하이드록시기, 니트로기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C20 알킬알콕시기, 치환 또는 비치환된 C7-C20 아릴알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 C6-C20 아릴아미노기, 또는 치환 또는 비치환된 C2-C20 헤테로 고리기로 이루어진 군으로부터 선택된다.), (5) 아릴기 및 그 유도체, (6) 축합다환(fused ring)기로 이루어진 군으로부터 선택되고, X''는 O, N, S, C의 원자를 포함하며 음전하를 가져 이리듐과 결합을 이룰 수 있는 기로 이루어진 군으로부터 선택됨.
  9. 제8항에 있어서, 상기 발광층은 하기 화학식 13, 화학식 14, 화학식 30 내지 화학식 35의 이리듐 착체 화합물 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 이리듐 착체 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전기인광소자:
    [화학식 13]
    Figure 112012068148756-pat00157
    [화학식 14]
    Figure 112012068148756-pat00158
    [화학식 30]
    Figure 112012068148756-pat00159
    [화학식 31]
    Figure 112012068148756-pat00160
    [화학식 32]
    Figure 112012068148756-pat00161
    [화학식 33]
    Figure 112012068148756-pat00162
    [화학식 34]
    Figure 112012068148756-pat00163
    [화학식 35]
    Figure 112012068148756-pat00164
    .
  10. 제8항에 있어서, 상기 발광층은 호스트와 도펀트의 합계 100 중량부에 대하여 도펀트로서 상기 1종 이상의 이리듐 착체 화합물 1 내지 20 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전기인광소자.
  11. 제8항에 있어서, 상기 발광층은 고분자 메트릭스인 폴리비닐 카르바졸(polyvinyl carbazole, PVK)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전기인광소자.
  12. 제8항에 있어서, 상기 발광층에 도포되는 상기 1종 이상의 이리듐 착체 화합물은 하기의 화학식 35와 화학식 34의 이리듐 착체 화합물이 3 : 7~8 : 2의 비율로 혼합된 혼합물인 것을 특징으로 하는 유기전기인광소자:
    [화학식 34]
    Figure 112012068148756-pat00165
    [화학식 35]
    Figure 112012068148756-pat00166
    .
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